理解快速排序算法的排序过程
1，快速排序算法大概
（1）快速排序（quick sort）也叫分区排序，是目前应用最广泛的排序算法。在标准C++类库中排序程序被称为qsort，因为快速排序是其实现中最基本的算法。
（2）排序算法的优点：好的快速排序算法在大多数计算机上运行得都比其他排序算法快，而且快速排序算法在空间上只使用一个小的辅助栈，其内部的循环也很小，另外快速排序算法也很容易实现，可以处理多种不同的输入数据，许多情况下它所消耗的资源也比其他排序算法小。
（3）快速排序的注意点：快速排序是一种不稳定的排序方法，即对于排序码相同的元素，排序后可能会颠倒次序。
2，快速排序的实现过程
（1）整体思路：
其基本思想是任取待排序元素序列中的某个元素（例如取第一个元素）作为基准，按照该元素的排序码大小，将整个元素序列划分为左右两个子序列：左侧子序列中的排序码都小于基准元素的排序码，右侧子序列中所有元素的排序码都大于或等于基准元素的排序码。基准元素则排在两个子序列中间（这也是该元素最终应安放的位置）。然后分别对这两个子序列重复实行上述方法（递归过程），直到所有元素都排在相应位置上为止。
（2）思路中的隐含意思
通过思路可以知道，快速排序也叫分区排序的原因。快排的目的就是用一个基准数据对整个待排序的数列“分区”，左区都小于基准，右区都大于基准。那么这就会隐含着一个问题，我们只要达到分区的目的就可以，而不在乎过程；而想把一个数列分出上述符合要求的数列，其过程肯定不唯一，这也就意味着快速排序算法的实现方式不唯一。下面是摘自网友的三种实现方式：
1>方式一：设置两个“哨兵”从序列的两端同时寻找小于基准值和大于基准值得元素，然后交换，最终实现按基准值分区的目的。
原文链接：http://bbs.ahalei.com/forum.phpmod=viewthread&tid=4419&page=1#pid37543
2>方式二：也是从两端进行，但是不像方式一那样同时进行，而是先在右端找到小于基准值得与基准值交换，然后再从左端找到大于基准值的元素填补刚才右端的那个位置，最终也是实现了按基准值分区的目的。
原文链接：
http://blog.csdn.net/morewindows/article/details/6684558
3>方式三：从一端进行，最终也是为了实现分区的目的。因为这里我主要是实现此方式，所以下面会有详细的介绍。
（3）方式三的具体实现过程
这里结合具体的例子认识其过程，如下面一个无序数列：
1>首先选择21（也就是第一个元素）作为基准元素，我们的目的是把大于21的元素都挪到整个序列的右半部分，把小于21的元素都挪到整个序列的左半部分。
按照方式3，也就是从一端进行的方式，应该怎么做呢？
2>可以先忽略21这个基准值，我们从第二个元素开始和21比较，优先找小于21的元素，把找到的小于21的元素和第二个位置交换，然后继续寻找小于21的元素，找到后再与第3个元素交换，这样遍历到数列的末尾后小于21的元素就会集中在前半部分，具体图解如下：
3>经过一个循环的交换，最终左边除基准值外，其他元素都小于基准值了，最后我把基准值调整到中间去，也就是和最后那个小于基准值的元素的位置交换，图解如下：
这样，经过最后一步调整，实现了第一轮分区，之后再用分治的思想，递归调用这一过程，对子区做相同的处理，直到无法进一步分区为止（也就是子区长度为1）。
4>从图解中可以看出，原来是25 25*的顺序，最终变成了25* 25的顺序，也就是说，相同的关键码，在排序中可能不会保持原来的顺序，这也就体现了快速排序算法的不稳定性。
3，快速排序算法的C++实现
下面是快排的C++语言实现，主要是两个函数，一个负责每一轮的分区，一个负责递归这一过程，结合上面的图解应该不难理解：
vector<int> numbers;
//函数功能，以首元素vector[low]作为基准对vector[low]——vector[high]之间的元素分区
//函数参数，元素序列左端点，元素序列右端点
int partition(const int low, const int high) {
int pivotPosition = low;
int pivot = numbers[low];
for (int cnt = low + 1; cnt <= high; ++cnt) {
if (numbers[cnt] < pivot) {
pivotPosition++;
if (pivotPosition != cnt) { //避免自己与自己交换
swap(numbers[pivotPosition], numbers[cnt]);
}
}
}
numbers[low] = numbers[pivotPosition];
numbers[pivotPosition] = pivot;
return pivotPosition; //返回端点位置，供之后递归使用
}
//函数功能，快速排序算法对data的data[left]——data[right]区间排序
//函数参数，序列左端位置，序列右端位置
void quick_sort(const int left, const int right) {
if (left < right) { //保证元素长度序列大于1
int pivotPositon = partition(left, right);
quick_sort(left, pivotPositon - 1); //对左侧序列做同样处理
quick_sort(pivotPositon + 1, right); //对右侧序列做同样处理
}
}上面只是给出了算法实现的两个函数，通过调用第二个函数，即可实现快速排序。
4，排序性能测试：快排 VS 冒泡
1>快速排序到底有多快速？当然可以分析其时间及空间复杂度来确定此算法的优劣。这里我们试着把他与我们熟知的冒泡排序做一个程序测试，以认识快排的性能！
2>测试思路：随机产生1000个1——1000之间的随机数，分别记录快排和冒泡排序执行过程的时间，然后输出并做一个比较。
3>新增函数：简单的冒泡排序函数和随机数生成函数。
冒泡排序函数：
//函数功能，冒泡排序算法对指定序列升序排序
//函数参数，NULL
void bubble_sort() {
bool check = true;
while (check) {
check = false;
for (auto cnt = numbers.begin(); (cnt + 1) != numbers.end(); ++cnt) {
if (*cnt > *(cnt + 1)) {
swap(*cnt, *(cnt + 1));
check = true;
}
}
}
}随机数生成函数：
//函数功能，随机产生amount个start——end内的随机数并存入指定容器
//函数参数，随机数范围起点，随机数范围终点，随机数生成数量
void produceRandomNumbers(const int start, const int end, const int amount) {
srand((unsigned)time(NULL));
for (int cnt = 1; cnt <= amount; ++cnt) {
numbers.push_back(start + (rand() % (end - start)));
}
}主测试函数：
int main()
{
time_t c_start, c_end;
produceRandomNumbers(1, 1000, 1000);
////快速排序测试
//c_start = clock();
//quick_sort(0, 999);
//c_end = clock();
//冒泡排序测试
c_start = clock();
bubble_sort();
c_end = clock();
cout << "排序使用时间是：" << difftime(c_end, c_start) << "ms" << endl;
for (auto cnt = numbers.cbegin(); cnt != numbers.cend(); ++cnt) {
cout << *cnt << " ";
}
system("pause");
return 0;
}测试结果：
冒泡排序：大约是2s
快速排序：2毫秒
千倍的速度差距！
5，整个程序源码
下载链接：
链接：https://pan.baidu.com/s/1hundcBa 密码：md5y
6，写在最后
快速排序还有许改进，C++标准库中的qsort就是一个例子，通过与其他算法的结合，可以使快速排序的性能更佳。之后也会再进一步探究梳理。也希望大家可以一块交流，指出不当之处。
参考资料：《数据结构》殷人昆/相关博文